光伏组件倾角和阵列间距交叉反馈多因素综合计算方法

摘要

本发明光伏组件倾角和阵列间距交叉反馈多因素综合计算方法，依次包括以下步骤：(1)组件倾角初算，(2)阵列间距初算，(3)阵列间距优化，(4)组件倾角优化等四个步骤。本发明综合考虑组件全年时间的阴影损耗、光伏发电单元直流电缆用量、直流电缆线损、光伏阵列占地面积，确定组件最佳倾角和阵列前后间距，并提出了一种以追求发电效益最大化的合理确定组件倾角和阵列间距的综合计算方法。

主权项

光伏组件倾角和阵列间距交叉反馈多因素综合计算方法，其特征在于依次包括以下步骤：(1)、组件倾角初算：根据当地的辐照数据，采用太阳能光伏发电系统专用设计软件PVSYST校核，得出不同倾斜平面上平均年辐射量，基于辐射量最大为原则选定组件安装倾角初值，得到的倾角作为组件倾角的初值；(2)、阵列间距初算：基于当地冬至日真太阳时9：00～15：00时间光伏方阵前后排之间应无阴影遮挡的原则，采用国际通用的专业太阳能发电专用软件PVSYST计算光伏阵列间距初值，得到的阵列间距作为阵列间距的初值；(3)、阵列间距优化：建立确定组件最佳倾角和阵列最佳间距的度电成本模型，以单位电能静态投资最小为目标，提出一种系统考虑阵列全年时间阴影损耗、阵列占地面积、直流电缆线路损耗及直流电缆工程量多因素确定组件最佳倾角和阵列最佳间距的工程计算方法：$A=\frac{C+C_a\left(d\right)}{P(d,\alpha )·[1-\eta (d,\alpha )]·[1-{\eta }_y(d,\alpha )]}---\left(1\right)$式中，A表示该光伏发电项目的单位电能静态投资；P(d,α)表示组件前后排间距为d，组件安装倾角为α的条件下,该光伏电站不计阴影损失以及直流电缆线损的年发电量；C表示阵列前后排间距为初值条件下该光伏发电项目的建设成本；C_a(d)表示组件前后排间距为d的条件下，该光伏发电项目电缆用量和光伏阵列占地面积增加所导致的成本增量；η(d,α)表示直流汇流线路损耗率；η_y(d,α)表示阴影损耗率；在最佳倾角初值附近，组件倾角初值以度为单位变化对发电量的影响远小于阵列间距初值以半米为单位变化对发电量的影响，为简化优化过程的效率，提出以单位电能静态投资最小为目标，基于组件倾角初值优先确定阵列最佳间距的简化度电成本模型，其中α₀为组件倾角初值：$A=\frac{C+C_a\left(d\right)}{P(d,{\alpha }_0)·[1-\eta (d,{\alpha }_0)]·[1-{\eta }_y(d,{\alpha }_0)]}---\left(2\right)$通过分析阵列前后排间距与线路损耗、占地面积及建设成本的关系可知：在光伏阵列前后排间距较小时，随着间距增加，由于发电量增加较快，单位电能静态投资下降十分明显；在间距达到一定长度后，发电量增量逐渐减小至极限，单位电能静态投资随着电缆用量和线路损耗的增加缓慢增长；引入太阳能专业计算软件PVSYST计算，根据最小单位电能静态投资计算出最优阵列间距D；(4)、组件倾角优化：在步骤(3)最优阵列间距D的基础上考虑到一整年时间内的阴影遮挡损失随着组件倾角的减少而减少，同时光伏组件接受的太阳辐射量亦是随倾角的减少而降低，引入太阳能专业计算软件PVSYST，计算得到最优组件倾角。